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SISTEMA DE POTENCIA O MOTRIZ

1. INTRODUCCION La potencia que debe generar el sistema de energía debe ser suficiente para satisfacer las exigencias del sistema de izaje, del sistema rotatorio y del sistema de circulación del fluido de perforación. La potencia máxima teórica requerida está en función de la mayor profundidad que pueda hacerse con el taladro y de la carga más pesada que represente la sarta de tubos requerida para revestir el hoyo a la mayor profundidad. Considerando también cada eficiencia teoría perforación que se pueden armar en el pozo Por encima de la potencia teórica estimada debe disponerse de potencia adicional. Esta potencia adicional representa un factor de seguridad en casos de atasque de la tubería de perforación o de la de revestimiento, durante su inserción en el hoyo y sea necesario templar para librarlas. Naturalmente, la torre o debe tener capacidad o resistencia suficientes para aguantar la tensión que se aplique al sistema de izaje. La planta consiste generalmente de dos o más motores para mayor flexibilidad y facilidad y seguridad en los trabajo a realizarse en el pozo. Potencia es la capacidad para ejecutar algo o producir un efecto, es la fuerza motriz de una máquina, se mide en HP o CV, que es igual a la fuerza necesaria para levantar 75kgm/seg. El requerimiento total de los equipos de más uso está entre 500 y 3000 HP. La potencia generada por los motores primarios debe transmitirse a los equipos para proporcionarle movimiento.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Como están compuestos los distintos sistema motriz o de energía que se pueden tener en un equipo de perforación

OBJETIVOS ESPECIFICOS

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Explicar las funciones del sistema motriz o de energía

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Explicar los componentes de los distintos sistemas de energía

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Explicar el funcionamiento de los componentes del sistema

1. DESARROLLO SISTEMA DE POTENCIA Un equipo de perforación no puede operar sin una fuente de potencia. La función primaria del sistema de potencia es proporcionar a todos los otros sistemas del equipo la energía necesaria para operar. La energía producida por el sistema de potencia en el equipo de perforación, se usa principalmente para tres operaciones fundamentales: 1. la rotación 2. elevación con malacate 3. circulación del fluido de perforación. Además de estas funciones principales el motor de la torre puede ser usado en muchas otras operaciones auxiliares, algunas de estas operaciones auxiliares son energía para las zarandas vibratorias del lodo, funcionamiento de las bombas de alimentación de agua a las calderas, sistemas de alumbrado, potencia para operar hidráulicamente los preventores de reventones. El sistema de potencia debe diseñarse de manera que pueda hacer uso de todas sus partes con una máxima eficiencia, las partes integrantes del equipo deben estar también balanceadas de modo que cada una desempeñe su trabajo eficientemente de acuerdo con su función. Para diseñar adecuadamente las partes del equipo de energía, el diseñador debe tener un conocimiento completo de la energía necesaria para la elevación, rotación y circulación, debe también calcular todo el equipo principal y el auxiliar como son las torres, bombas de lodo, mesa rotatoria, transmisión, caballete, porta poleas, poleas viajeras, plantas de luz etc.

La fuerza para una torre de perforación, es suministrada normalmente por máquinas de combustión interna. Se subdivide en dos partes: 1. Generación de Potencia 2. Transmisión de Potencia • Transmisión Eléctrica • Transmisión Mecánica 1. Generación de Potencia La forma más común es el uso de Motores de Combustión Interna. Estos motores son normalmente alimentados por combustible Diésel. Su número depende del tamaño del equipo al que van a suministrar la potencia. Muchos equipos modernos tienen 8 Motores de Combustión Interna o más. 1. Generadores DC 2. Generadores AC MOTORES DC: Usualmente grandes motores DC le suministran potencia a las bombas de mesa rotaria o top drive. Algunas veces el malacate acciona mecánicamente la mesa rotaria, pero en algunos equipos la rotaria tiene su propio motor. El perforador puede controlar la velocidad del motor DC con mucha precisión, por ello se prefieren los motores DC sobre los AC. Con un control preciso de la velocidad, el perforador puede manipular mejor el malacate, la bomba de lodo y la mesa rotaria. MOTORES AC: Algunos elementos pequeños del taladro también necesitan potencia. Por ejemplo las bombas cargar la entrada de las bombas de lodo. En este caso es más eficiente usar pequeños motores para alimentarlas en lugar de usar los motores principales, fluido hidráulico o aire. Otro motor AC suministra po aspas de un agitador de lodo en los tanques de mezcla. Los motores AC generalmente le suministran energía al

equipo que no requiere mucha potencia, por ello usan una potencia de 1 hP (0.75 KW) a 150 hP (100 KW).1

Grafica 1 Manual Schlumberger

2. Transmisión de Potencia 

Transmisión Eléctrica

El sistema DC eléctrico tiene varias ventajas sobre el sistema mecánico siendo la principal 

la eliminación de la transmisión pesada y complicada de la central distribución

Los motores suministran energía a grandes generadores que a su vez producen electricidad que se transmite por cables hasta un dispositivo de distribución y de éste a los motores eléctricos que van conectados directamente al equipo (bombas, malacate y rotaria). La mayoría de los equipos en la actualidad utilizan esta forma de transmisión de potencia. Los Generadores producen la electricidad que se transmite a los Motores Eléctricos a través de cables de conducción eléctrica

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Transmisión Mecánica

Es una instalación de transmisión mecánica la energía es transmitida desde los motores hasta el malacate las bombas y otra maquinaria atreves de un ensamble conocido como la central de distribución la cual está compuesta por: Hembrajes Uniones Rueda de cabillas Correas Poleas y ejes Todos los cuales funcionan para lograr la transmisión de energía Objetivo Aportar los medios para levantar y bajar la sarta de perforación, revestimiento y otros equipos subsuperficiales, para realizar conexiones y viajes. Este sistema suministra un medio por el cual se da movimiento vertical a la tubería que está dentro del pozo El factor de eficiencia (E) describe las pérdidas de potencia que existen desde la fuente primaria hasta el motor y se obtiene mediante la siguiente fórmula: E = Potencia de Salida – Potencia de Entrada / Potencia de Salida No es muy utilizada hoy día aunque todavía se emplea en algunos equipos viejos consiste de una serie de correas, cadenas, poleas, piñones dentados y engranajes se denomina también Sistema de Transmisión Compuesta.2

2 Características y Funcionamiento de Los Componentes de Un Equipo de Perforación

Carlos Alberto Frías Fraíre

Ventajas sobre las de transmisión mecánica No es necesario colocar los generadores y los motores primarios adyacentes al equipo, se incrementa la seguridad, se reduce el nivel de ruido y la eficiencia se incrementa de un 85 a un 90%.

MOTORES DE POTENCIA Los motores de los equipos de perforación pueden ser: Diésel y Eléctricos. Para potencias superiores se utilizan generalmente, motores eléctricos. Por lo general se utilizan 2 o 3 motores. Sus ventajas son: la ubicación práctica debido a su volumen y el cableado; aplicación de potencia más suave minimizando la vibración y el ruido operativo; menor espacio de ubicación.

 MOTORES DIESEL Es un motor de combustión interna que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible. Con los motores diésel la transmisión suele ser complicada: Primero se debe unir los ejes de todos los motores con una transmisión, para unificar la potencia. Además para absorber diferencias de torque, se intercalan "convertidores de toque" entre cada motor y la transmisión. 3

Grafica 2 Manual Schlumberger

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Características y funcionamiento de los componentes de un equipo de perforación Carlos Frías Fraire.

 Sistema diésel mecánico (convencional). La transmisión de energía se efectúa a través de convertidores de torsión, flechas, cadenas, transmisiones, cuya eficiencia mecánica promedio es del 65%.  Sistema diésel eléctrico cd/cd Estos sistemas usan generadores y motores de corriente directa con una eficiencia real en conjunto del 85%. En este sistema, la energía disponible se encuentra limitada por la razón de que sólo un generador cd se puede enlazar eléctricamente a un motor cd dando como resultado 1,600 HP disponibles para impulsar el malacate.  Sistema Diesel Eléctrico Ca/Cd Están compuestos por generadores de cae y por rectificadores de corriente directa (SCR). Estos sistemas obtienen una eficiencia del 98%, la energía disponible se puede canalizarse parcial y totalmente a la maquinaria que la usará (rotaria, malacate y bombas).

 MOTORES ELECTRICOS Las instalaciones diésel-eléctricas utilizan motores diésel, los cuales le proporcionan energía agrandes generadores de electricidad. Estos generadores a su vez producen electricidad que se transmite por cables hasta un dispositivo de distribución en una cabina de control, de ahí la electricidad viaja a través de cables adicionales hasta los motores eléctricos que van conectados directamente al equipo, el malacate, las bombas de lodo y la mesa rotaría El sistema diésel-eléctrico tiene varias ventajas sobre el sistema mecánico siendo la principal, la eliminación de la transmisión pesada y complicada de la central de distribución y la transmisión de cadenas, eliminando así la necesidad de alimentar

la central de distribución con los motores y el malacate, otra ventaja es que los motores se pueden colocar lejos del piso de la instalación, reduciendo el ruido en la zona de trabajo.4

COMPONENTES PRINCIPALES DEL BLOQUE MOTOR

Figura 1 Alta Tención y Sistemas de Trasmisión- Luis A. Xlegert G.

VENTAJAS DEL SISTEMA DE POTENCIA La ventaja de este sistema es que toda la potencia podría dirigirse o impulsar al malacate teniendo una disponibilidad de potencia de 2,000 HP. Estos motores ofrecen una vida más larga y menor costo.5 Sistema para Levantamiento o Izado de Cargas Proporciona tanto el equipo necesario como las áreas de trabajo 4

DATALOG-Manual de perforación Houston.

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•La Estructura Soportante •El equipo para el Izaje o Levantamiento de cargas

La Estructura Soportante •La Sub-Estructura •El Piso del Equipo de Perforación •La Torre de Perforación Los principales componentes son: 1. Malacate 2. Bloque de Corona 3. Bloque Viajero 4. Gancho 5. Elevador 6. Cable o Línea de Perforación

CONCLUCIONES La potencia o sistema de potencia que se genera por los motores es la que permite a los equipos proporcionarles el movimiento. Existen dos diferentes tipos de taladro el mecánico y el eléctrico. En los equipos para perforar existen dos tipos de motores los eléctricos y los de diesel El sistema de potencia se genera por los motores y le propicia movimiento al equipo que la necesite por ejemplo a la bomba de lodo o el malacate este sistema está compuesto por dos motores eléctricos y diesel y dos taladros mecánico y eléctrico. La manera más común de transferir potencia es usando generadores eléctricos.

BIBLIOGRAFIA 

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Características y funcionamiento de los componentes de un equipo de perforación Carlos Frías Fraire.

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DATALOG-Manual de perforación Houston.

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Alta Tención y Sistemas de Trasmisión- Luis A. Xlegert G.